Los avances en tecnología médica como los rayos X, el TAC y la resonancia magnética han permitido visualizar el interior de cuerpos y objetos sin necesidad de abrirlos. Sin embargo, estos métodos tradicionales enfrentan una limitación: no pueden mostrar los cambios en los fluidos y el comportamiento químico de los elementos a lo largo del tiempo. Pero eso está a punto de cambiar gracias a una innovadora investigación liderada por el español Antoni Forner-Cuenca, profesor de materiales y sistemas electroquímicos en la Universidad de Tecnología de Eindhoven, quien ha trabajado anteriormente en el prestigioso MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).

Forner-Cuenca y su equipo han desarrollado una técnica que utiliza radiografías de neutrones para desvelar la composición interna y el comportamiento de los fluidos en baterías en funcionamiento. Aunque esta técnica no se puede aplicar en organismos vivos debido a la radiación, ha abierto una nueva puerta hacia el mundo invisible, tal como informa la revista Nature Communications.

La Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) define la “imagenología neutrónica” como un método no destructivo que permite analizar la estructura de muestras utilizando un haz de neutrones que atraviesa el objeto y se atenúa según su composición. Los resultados obtenidos son de crucial importancia para el análisis electroquímico en pilas de combustible, la investigación de baterías y motores, así como en aplicaciones en la industria automotriz, la aviación, la construcción, la geología y el estudio de muestras biológicas.

La nueva investigación de Forner-Cuenca ha dado un paso más allá: han desarrollado un método para visualizar concentraciones y comportamientos de líquidos en baterías de flujo. "Antes, estudiar el interior de una batería era como abrir una caja negra; sólo podías medir voltaje y corriente, pero no sabías lo que ocurría dentro. Ahora, con nuestro método, podemos capturar imágenes y videos de los procesos internos en funcionamiento y observar cómo cambian las concentraciones dentro de la celda electroquímica", explica Forner-Cuenca.

Los neutrones, partículas subatómicas sin carga, actúan como los “magos” en esta técnica, atravesando estructuras externas de manera que parecen invisibles. No obstante, se atenuan al encontrarse con moléculas que contienen hidrógeno o boro, revelando así detalles ocultos.

Esta técnica tiene aplicaciones industriales de gran relevancia, especialmente para mejorar la eficiencia de las baterías de flujo, que son cruciales para el almacenamiento de energía de fuentes renovables. "Veo posibilidades en procesos de la industria química donde ocurren conversiones de moléculas líquidas, así como en la comprensión del funcionamiento de prototipos", añade Forner-Cuenca.

Las imágenes obtenidas han revelado movimientos moleculares y la fluctuación de concentraciones durante los ciclos de carga y descarga, identificando las áreas inactivas y la precipitación de sólidos. Con esta información, se pueden diseñar baterías más eficientes y duraderas.

El trabajo ha sido realizado en colaboración con el instituto Paul Scherrer de Suiza, donde se llevaron a cabo experimentos que duraron hasta 12 días ininterrumpidamente, registrando datos cada 30 segundos. La investigación ha despertado el interés de diversas entidades internacionales ya que, como señala Santanu Roy, coautor de un estudio en el Journal of the American Chemical Society, "una mejor comprensión y predicción de los comportamientos microscópicos ayuda a crear modelos más precisos".

En resumen, la técnica desarrollada por Forner-Cuenca no solo desvela lo invisible en los sistemas de energía, sino que también sienta las bases para futuras innovaciones en el campo de la investigación de materiales y energías renovables. ¡El futuro de la ciencia está aquí y es más emocionante que nunca!